Estaciones de Bombeo

Gabriel Baquero
Ingeniero en Mantenimiento Mecanico
Publicación: 02/06/2022

Estaciones de Bombeo

Introducción

Se entiende por "bombeo" la acción de impulsar un líquido mediante una maquinaria o equipo especialmente diseñado para esta labor. Se puede diferenciar por industria, aplicaciones o producto, pero generalmente se clasifican en dos grandes campos: Bombeo Residencial y Bombeo Industrial.

En esta ocasión nos enfocaremos en el Bombeo Industrial, que es el área donde se requiere más diversidad, potencia y capacidad de equipos para cumplir con requisitos tales como normas, certificaciones y especificaciones técnicas.

Las estaciones de bombeo son instalaciones construidas y equipadas para transportar el agua del nivel de succión, al nivel superior o de salida de la misma. Las estaciones de bombeo de aguas son necesarias para elevar y/o transportar el líquido, cuando la disposición final del flujo por gravedad ya no es posible.

En terrenos planos, se tornaría impracticable la disposición final sólo por gravedad. Por ejemplo las tuberías de alcantarillado, al funcionar como conductos libres, necesitan tener cierta pendiente que permita el escurrimiento por gravedad, situación que en terrenos planos ocasiona que las mismas, en su desarrollo, cada vez sean más profundas. En consecuencia, las estaciones de bombeo surgen como instalaciones obligatorias en estos sistemas de alcantarillado de comunidades o áreas con pequeña pendiente superficial.

Existen muchos tipos de estaciones de bombeo, dependiendo de la industria, la aplicación final o el fluido en sí que se desea bombear. Sin embargo, estos sistemas deben poseer tres elementos fundamentales para lograr un óptimo funcionamiento:

  1. Bombas. Son equipos o máquinas que por medios mecánicos incrementan la presión, velocidad o altura de un fluido en estado líquido a través de conductos.
  2. Válvulas. Se pueden definir como un instrumento mecánico, con que se puede iniciar, detener o regular la circulación de un flujo determinado.
  3. Instrumentación de regulación y control. Es un conjunto de dispositivos que tienen la finalidad de medir, comparar y ejecutar parámetros establecidos de acuerdo a su configuración.

En este artículo nos concentramos en los conceptos, características, funcionamiento, tipos e importancia de las Estaciones de Bombeo en la industria.

Estaciones de Bombeo

¿Que es una Estación de Bombeo?

Son un conjunto de estructuras civiles, equipos, tuberías y accesorios, que toman el fluido directa o indirectamente de la fuente de abastecimiento y la impulsan a un reservorio de almacenamiento o directamente a la red de distribución.

La finalidad es la de proporcionar al fluido, la energía suficiente para poder ser transportado mediante un conducto a presión.

Desde un punto de menor altura a uno de mayor altura, donde no es posible el trasiego por gravedad.

Estaciones de Bombeo

Las estaciones de bombeo son estructuras destinadas a elevar un fluido desde un nivel energético inicial a un nivel energético mayor. Su uso es muy extendido en la industria moderna, se utilizan en:

  • Redes de abastecimiento de agua potable, donde su uso es casi obligatorio, salvo en situaciones de centros poblados próximos de cadenas montañosas, con manantiales situados a una cota mayor.
  • Red de alcantarillado, cuando los centros poblados se sitúan en zonas muy planas, para evitar que las alcantarillas estén a profundidades mayores a los 4 - 5 m.
  • Sistema de riego, en este caso son imprescindibles si el riego es con agua de pozos no artesianos.
  • Sistema de drenaje, cuando el terreno a drenar tiene una cota inferior al recipiente de las aguas drenadas.
  • En muchas plantas de tratamiento tanto de agua potable como de aguas servidas, cuando no puede disponerse de desniveles suficientes en el terreno.
Estaciones de Bombeo

Partes de una Estación de Bombeo

Generalmente las estaciones de bombeo constan de las siguientes partes:

  • Rejas.
  • Cámara de succión.
  • Las bombas propiamente dichas.
  • Línea de Impulsión.
  • Servicios auxiliares.
  • Dispositivos de protección contra el golpe de ariete.
  • Línea de alimentación de energía eléctrica o instalación para almacenamiento de combustible.
  • Sistema de monitoreo y telecomunicaciones.

Cualquier sistema de bombeo tiene 2 lados perfectamente identificados

El lado de la "Succión": comprende la parte de la tubería entre la válvula antiretorno y la boca de entrada de la bomba, en este lado no interviene la potencia de la bomba y la operación de llenado con el fluido de la cámara de la bomba es solo responsabilidad de la presión atmosférica local.

Estaciones de Bombeo

El lado de la "Impulsión": está comprendida entre la salida de la bomba y la salida del agua por la parte distal de la instalación, el flujo en este lado es exclusivamente con la potencia de la bomba .

Estaciones de Bombeo

¿Cómo funciona una Estación de Bombeo?

Como ya hemos mencionado antes, el objetivo principal de estos sistemas es proporcionar y abastecer de agua a todos los espacios en cuestión.

Su funcionamiento es simple, son conjuntos de estructuras que están formadas por una o varias bombas. Cada bomba tiene conexiones donde van las tuberías de succión y descarga.

De esta manera, la tubería de succión absorbe el agua o el líquido para después, a través de la tubería de descarga, impulsarlo para distribuirlo por toda la red. En otras palabras, las estaciones de bombeo están orientadas a transportar el agua, a través de la presión, hacia un punto determinado con menor o mayor altitud.

Estaciones de Bombeo
Estaciones de Bombeo

Clasificación y Tipos de Estaciones de Bombeo.

  1. Se acostumbra clasificar las estaciones de bombeo en primarias y secundarias.
  2. Las estaciones primarias toman el agua de alguna fuente de abastecimiento o de algún cárcamo, y la elevan a otro almacenamiento, al tratamiento, a la red directamente o a una combinación de ellas.

Las estaciones secundarias mejoran las condiciones de una primaria incrementando presión o gasto, pero con la alimentación de una estación primaria.

Las estaciones primarias pueden construirse básicamente de dos tipos:

  1. Estaciones de dos cámaras. Se consideran dos cámaras cuando, en un lado se tendrá la entrada del agua y un depósito que sirva para conectar la succión; y en el otro, que se denomina cámara seca, se colocan los equipos de bombeo. La primera cámara puede no existir como tal, sino que puede ser simplemente una fuente natural.
  2. Estaciones de una cámara. Generalmente se usan para bombas de eje vertical o sumergibles y consisten de una sola cámara donde se tiene la entrada del agua, el almacenamiento necesario y los equipos de bombeo, antes mencionados.
  3. Estaciones de Bombeo

Dentro de los sistemas de bombeo se encuentran dos tipos de succión:

Succión Positiva:

La cual se genera por las siguientes características:

  • El nivel del líquido en el depósito que se va a bombear, está por encima de la línea de centro de la succión de la bomba.
  • Por lo tanto la cabeza estática de succión deberá de tener un valor positivo, "es succión positiva cuando el nivel del líquido a bombear está arriba del centro de la succión de la bomba, por lo tanto la cabeza estática de succión será mayor de cero y con valor positivo".

Succión Negativa

La cual se genera por las siguientes características:

  • El nivel del líquido en el depósito que se va a bombear, está por debajo de la línea de centro de la succión de la bomba.
  • Por lo tanto la cabeza estática de succión deberá de tener un valor negativo y menor de cero. "Es succión negativa cuando el nivel del líquido a bombear está por debajo del centro de la succión de la bomba, por lo tanto la cabeza estática de succión será menor de cero y con valor negativo".
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¿Qué papel cumplen las Bombas Hidráulicas en una Estación de Bombeo?

La dificultad de transportar líquidos y los problemas de movilizar cantidades limitadas de material ya fuera con fuerza humana o animal, impulsaron la inventiva del ser humano a desarrollar alternativas mecánicas que permitieran facilitar el transporte de líquidos de manera simple y segura.

En especial el agua de las fuentes a las zonas donde era utilizada, fue el punto de partida en la creación de los artefactos y maquinarias para bombear hace miles de años, cuando la primera herramienta de bombeo se creó.

Las bombas hidráulicas son equipos o máquinas que por medios mecánicos incrementan la presión, velocidad o altura de un fluido en estado líquido a través de conductos. Son equipos que permiten trasladar, elevar o agregar energía en forma de presión a sustancias cuyo comportamiento sea el de un fluido incompresible.

Estaciones de Bombeo

Concretamente las bombas son el comienzo de todo Sistema de Bombeo, donde el líquido es impulsado a cierta presión que permite su desplazamiento por las tuberías.

Tipos de bombas según su accionamiento

Existen distintos tipos de Bombas según su accionamiento varía su diseño:

Estaciones de Bombeo

Y de estos tipos se derivan otras clasificaciones más. Teniendo en cuenta que las bombas son un factor primordial en el Sistema de Bombeo, debemos saber como seleccionar la más adecuada.

Criterios para seleccionar bombas hidráulicas

Para determinar cuáles son los equipos de bombeo adecuados se deben conocer las condiciones del sistema por donde será transportado el líquido y sus características, las cuales se detallan a continuación:

Estaciones de Bombeo

Tipo de líquido a impulsar por el sistema y sus condiciones:

  • Densidad
  • Viscosidad
  • Presión de vapor
  • Contenido en sólidos
  • Propiedades corrosivas, abrasivas y lubricantes
  • Cualidades a conservar
  • Uso del líquido, etc.

Condiciones de bombeo del sistema:

  • Caudal a bombear
  • Presión de salida o equivalente
  • Presión de entrada
  • Temperatura del fluido
  • Variaciones máximas posibles de temperatura y caudal, etc.

La presencia de sólidos en el líquido es un factor de gran importancia a la hora de seleccionar una bomba, pues los sólidos pueden acelerar la erosión del material o tener tendencia a depositarse o aglomerarse

Utilizando los gráficos (o tablas) en los manuales o catálogos de las bombas es posible realizar una selección más específica, localizando las curvas situadas por encima del punto o puntos de operación deseados, encontrando así cuales son las bombas utilizables. Un ejemplo de este gráfico se presenta a continuación.

Estaciones de Bombeo

Pero ¿Cómo controlamos ese desplazamiento? ¿Cómo logramos hacer que el líquido bombeado tenga un comportamiento deseado y llegue hasta donde deba llegar y con las variables físicas adecuadas?

Ahí entran en acción los accesorios de regulación y control del Sistema de Bombeo.

Estaciones de Bombeo

¿Cuáles son los accesorios de regulación y control de una Estación de Bombeo?

Como ya hemos mencionado, una estación de bombeo necesita de ciertos accesorios para regular y controlar el líquido bombeado y no se desborde o cause daños a la tubería por Golpe de ariete o Surge.

Los accesorios más utilizados en los sistemas de bombero son las válvulas, estas pueden ser de distintos tipos dependiendo de la aplicación o función a realizar.

Estaciones de Bombeo

Una válvula es un instrumento mecánico, cuya función es permitir, detener o regular la circulación de un flujo determinado.

Por esta importante función, las válvulas son consideradas uno de los instrumentos de control y protección más esenciales en la industria. Gracias a su diseño, las válvulas pueden abrir y cerrar, conectar y desconectar, regular, modular o aislar casi cualquier fluido, desde los más simples hasta los más corrosivos o tóxicos.

Tipos de válvulas

Estos tipos de válvulas quedarían agrupados de la siguiente manera:

Estaciones de Bombeo

En este artículo ampliamos un poco más el tema de las válvulas como principal protección en los sistemas de bombeo.

Estaciones de Bombeo

¿Se necesitan válvulas en las Estaciones de Bombeo?

Las principales, y más comunes, razones que nos llevan a necesitar el uso y aplicación de válvulas en las estaciones de bombeo industrial podrían ser:

  • Cuando se necesita que el caudal de entrada al sistema de bombeo pueda abrirse o cerrarse en un momento determinado.
  • Cuando un determinado proceso requiere que el fluido que entre sea variable según ciertas condiciones.
  • Cuando necesitamos que la velocidad de entrada y salida deba ser diferente entre dos puntos.
  • Cuando requerimos cortar el flujo en algunas partes del sistema de bombeo con fin de dar mantenimiento u otras actividades.
  • Cuando se requiere aumentar o disminuir la presión entre dos puntos del sistema.
  • Entre otras cientos de aplicaciones más. Sin embargo, la razón principal es la variabilidad en el estado del caudal que entra y sale del sistema de bombeo.

Concretamente las válvulas son necesarias para ejercer control sobre el sistema de bombeo.

Actuadores de Válvulas

Dependiendo de las condiciones del sistema y su ubicación, ya sea local o remota, las válvulas poseen distintos tipos de actuación:

El actuador más común es el actuador manual o humano, es decir, un volante o palanca movido por una persona para accionar a la válvula y promover su funcionamiento.

Adicionalmente también están:

  • Los actuadores Eléctricos: Son accionados por una fuente de energía eléctrica,
  • Los actuadores Neumáticos: Son accionados por aire a alta presión,
  • Los actuadores Hidráulicos: Son accionados por líquido presurizado,

Los actuadores para válvulas pueden clasificarse según diferentes características:

Estaciones de Bombeo
Estaciones de Bombeo

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